Máy nén khí trục vít là thiết bị quan trọng trong các ngành công nghiệp hiện đại, cung cấp nguồn khí nén ổn định với hiệu suất cao, độ bền tốt và khả năng vận hành liên tục. So với máy nén khí piston, dòng máy này vượt trội về hiệu quả năng lượng, độ êm ái và tuổi thọ. Nếu bạn đang tìm hiểu về nguyên lý và cấu tạo của máy nén khí trục vít để lựa chọn giải pháp phù hợp cho doanh nghiệp, hãy tìm hiểu ngay bài viết này.
Máy nén khí trục vít là gì?
Định nghĩa
Máy nén khí trục vít là loại máy nén khí thể tích, sử dụng hai trục vít xoắn ngược chiều để nén không khí, tạo áp suất cao. Nhờ vận hành êm ái, bền bỉ và hiệu suất ổn định, thiết bị này được ứng dụng rộng rãi trong nhiều ngành công nghiệp như sản xuất, thực phẩm, dầu khí và bảo trì ô tô.
Phân loại máy nén khí trục vít
Theo phương pháp bôi trơn và làm kín:
- Có dầu (Oil Flood): Sử dụng dầu để bôi trơn, làm kín và làm mát. Đạt áp suất 14 -17 bar, phù hợp với ứng dụng công nghiệp không yêu cầu khí sạch.
- Không dầu (Oil-Free): Không sử dụng dầu trong buồng nén, khí sạch tuyệt đối, dùng trong y tế, thực phẩm, dược phẩm, điện tử. Thường có nhiều cấp nén và giàn làm mát.
Bảng so sánh máy nén khí trục vít không dầu và có dầu:
| Tính năng | Máy nén khí trục vít có dầu | Máy nén khí trục vít không dầu |
| Bôi trơn/Làm mát | Dùng dầu bôi trơn, làm mát, giảm rò rỉ. | Không dùng dầu trong buồng nén. |
| Áp suất | Đạt 14-17 bar với 1 lần nén. | Cần nhiều cấp nén để đạt áp suất cao. |
| Hiệu suất | Giảm khi áp suất cao. | Hiệu suất cao, giảm rò rỉ. |
| Độ tinh khiết khí | Khí nén có thể lẫn dầu. | Khí sạch 100%, không dầu. |
| Ứng dụng | Công nghiệp, cơ khí, không yêu cầu khí sạch. | Y tế, thực phẩm, dược phẩm, điện tử. |
| Cấu tạo | Đơn giản, dễ bảo trì. | Phức tạp hơn. |
| Bảo trì | Cần bảo trì, thay dầu định kỳ. | Ít bảo trì liên quan đến dầu. |
| Giá | Thường rẻ hơn. | Thường đắt hơn. |
Theo tốc độ hoạt động:
- Cố định (Fixed Speed): Chạy liên tục ở tốc độ cố định, hiệu quả khi hoạt động 100% công suất nhưng kém linh hoạt.
- Biến tần (VSD): Điều chỉnh tốc độ theo nhu cầu, tiết kiệm 35-60% năng lượng, phù hợp với tải biến đổi.
Theo cấu trúc thiết kế:
- Trục vít đơn
- Trục vít đôi.
Theo phương pháp giải nhiệt:
- Giải nhiệt bằng nước
- Giải nhiệt bằng không khí.
So sánh máy nén khí trục vít và máy nén khí Piston
Bảng so sánh giữa máy nén khí trục vít và máy nén khí piston:
|
Đặc điểm |
Máy nén khí trục vít |
Máy nén khí piston |
| Nguyên lý | Sử dụng hai trục vít xoắn ngược chiều để nén khí. | Dùng piston đẩy không khí vào không gian nhỏ hơn. |
| Hiệu suất | Cao hơn, tiết kiệm năng lượng, lưu lượng khí đều. | Thấp hơn, hiệu suất giảm theo thời gian. |
| Độ ồn | Thấp hơn, thường dưới 76 dB. | Cao hơn, gây tiếng ồn lớn. |
| Tuổi thọ | Dài hơn, có thể lên đến 20 năm. | Ngắn hơn, dễ hỏng hóc hơn. |
| Ứng dụng | Dùng trong công nghiệp nặng, hoạt động liên tục 24/7. | Phù hợp với các ứng dụng nhỏ lẻ, không liên tục. |
| Bảo trì | Đơn giản hơn, ít phải can thiệp. | Khó hơn, cần bảo trì thường xuyên. |
| Độ tin cậy | Cao hơn, hoạt động ổn định. | Thấp hơn, dễ gặp sự cố hơn. |
| Kích thước | Nhỏ gọn, dễ lắp đặt, không cần đế đặc biệt. | Cồng kềnh hơn, cần bệ đỡ chắc chắn. |
| Chi phí | Đầu tư ban đầu cao hơn, nhưng tiết kiệm vận hành. | Rẻ hơn, nhưng tiêu hao năng lượng cao hơn. |
| Khả năng thích ứng | Hạn chế với nhu cầu sản xuất thay đổi. | Linh hoạt hơn với nhiều ứng dụng khác nhau. |
| Công suất | Lưu lượng khí lớn, phù hợp với sản xuất quy mô lớn. | Lưu lượng khí thấp hơn. |
| Độ rung | Ít rung, vận hành êm ái. | Rung mạnh hơn khi hoạt động. |
| Hao mòn | Ít hao mòn hơn, bền bỉ theo thời gian. | Hao mòn nhiều hơn do ma sát lớn. |
| Yêu cầu đặc biệt | Trục vít cần độ chính xác cao, khó chế tạo và sửa chữa. | Piston dễ sản xuất, sửa chữa đơn giản hơn. |
Cấu tạo máy nén khí trục vít
Máy nén khí trục vít bao gồm nhiều bộ phận quan trọng, mỗi bộ phận đảm nhận một vai trò riêng giúp hệ thống vận hành hiệu quả. Dưới đây là các thành phần chính:
1. Bộ phận nén
Gồm hai trục vít xoắn ốc quay ngược chiều nhau, tạo khoảng trống để hút và nén khí. Khe hở giữa các trục vít và vỏ máy chỉ khoảng 0,1 – 0,4 mm, giúp tăng hiệu suất nén khí.
2. Hệ thống cung cấp dầu bôi trơn
Dầu bôi trơn giúp làm kín khe hở trục vít, giảm ma sát, giảm nhiệt và kéo dài tuổi thọ máy.
3. Hệ thống làm mát
Bao gồm quạt làm mát và két làm mát giúp hạ nhiệt độ của khí nén và dầu bôi trơn, tránh tình trạng quá nhiệt.
4. Hệ thống đường dẫn khí
Dẫn khí nén từ bộ phận nén đến bình chứa hoặc hệ thống sử dụng khí, giúp luồng khí lưu thông ổn định.
5. Hệ thống điều khiển
Bộ điều khiển điện tử nhận tín hiệu từ cảm biến, điều chỉnh hoạt động của máy, duy trì áp suất ổn định.
6. Động cơ và khớp giảm chấn
- Động cơ điện: Truyền động cho trục vít, thường là động cơ 3 pha, tần số 50Hz.
- Khớp giảm chấn: Giảm rung lắc, giúp động cơ và bộ nén hoạt động êm ái.
7. Van hút
Kiểm soát lượng không khí vào cụm nén, giúp tối ưu hiệu suất hoạt động.
8. Van điện từ
Đóng/mở van xả khí, điều tiết lượng khí nạp vào cụm nén. Có hai loại chính:
- Van điều khiển đóng/mở
- Van xả áp (blowdown)
9. Van xả xì
Hoạt động cùng van điện từ, giúp xả khí dư để giảm áp lực trong hệ thống khi máy ngừng hoạt động.
10. Van một chiều
Đặt tại đầu ra của cụm nén, ngăn khí nén chảy ngược về máy nén, tránh thất thoát áp suất.
11. Van áp suất tối thiểu
Giữ áp suất đầu ra ở mức đủ để dầu có thể tuần hoàn, đồng thời hoạt động như một van một chiều.
12. Van hằng nhiệt
Khi dầu đạt nhiệt độ nhất định, van hằng nhiệt sẽ chuyển hướng dầu qua két làm mát để duy trì nhiệt độ ổn định.
13. Van an toàn
Tự động xả khí nếu áp suất vượt mức cho phép, giúp bảo vệ máy và tránh nguy cơ cháy nổ.
14. Bình chứa dầu và bộ lọc tách dầu
- Bình chứa dầu: Lưu trữ dầu bôi trơn trước khi đưa vào hệ thống.
- Lọc tách dầu: Tách dầu ra khỏi khí nén, đảm bảo khí đầu ra sạch và không lẫn dầu.
15. Đường ống hồi dầu
Dẫn lượng dầu thu hồi từ bộ lọc tách dầu quay trở lại cụm nén để tái sử dụng.
16. Cảm biến áp suất
Đo áp suất khí nén, gửi tín hiệu về bộ điều khiển để duy trì mức áp suất cài đặt.
17. Cảm biến nhiệt độ
Giám sát nhiệt độ dầu và khí nén, hiển thị trên bảng điều khiển. Nếu nhiệt độ quá cao, hệ thống sẽ cảnh báo và dừng máy để đảm bảo an toàn.
18. Quạt làm mát và két làm mát
Hỗ trợ giảm nhiệt độ dầu và khí nén, giúp máy vận hành ổn định ngay cả trong điều kiện làm việc liên tục.
19. Bánh răng
Truyền động giữa hai trục vít, đảm bảo sự quay ngược chiều của trục vít để nén khí hiệu quả.
20. Bộ lọc khí
Ngăn bụi bẩn, tạp chất xâm nhập vào máy, giúp tăng tuổi thọ hệ thống nén.
21. Bộ lọc dầu
Lọc sạch cặn bẩn trong dầu bôi trơn trước khi dầu được tái sử dụng, giúp bảo vệ các bộ phận chuyển động bên trong máy.
Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít
Hai nguyên lý cơ bản của máy nén khí trục vít:
- Nguyên lý thay đổi thể tích
- Không khí từ van cửa nạp đi vào buồng chứa. Khi trục vít quay, không gian giữa các trục vít giảm dần, làm tăng áp suất khí nén.
- Nguyên lý này áp dụng cho máy nén khí trục vít, piston, cánh gạt hoặc bánh răng.
- Nguyên lý động năng
- Không khí đi vào buồng chứa với tốc độ cao, tạo ra sự chênh lệch vận tốc và sinh áp suất.
- Máy nén khí ly tâm hoạt động theo nguyên lý này. Trong máy nén khí trục vít, động năng của khí được chuyển thành áp suất khi khí bị nén trong buồng chứa.
Nguyên lý chung
- Máy nén khí trục vít hoạt động dựa trên sự thay đổi thể tích. Hai trục vít quay ngược chiều nhau, làm thể tích giữa các trục vít và buồng nén nhỏ dần, tạo ra khí nén.
- Chuyển động quay của trục vít tạo áp lực khí nén, giúp máy vận hành ổn định và hiệu quả.
Các bước hoạt động chi tiết
- Không khí đi vào van đầu vào
- Không khí từ môi trường bên ngoài được hút vào qua van hút, đi qua bộ lọc khí để loại bỏ bụi bẩn và tạp chất.
- Không khí đi qua đường áp suất đến van điều chỉnh
- Lượng khí vào sẽ được điều chỉnh thông qua van điều chỉnh, giúp tối ưu hiệu suất nén khí.
- Không khí trộn với dầu (đối với máy có dầu) và được nén
- Trong quá trình nén, nếu là máy nén khí có dầu, dầu bôi trơn sẽ được phun vào để làm mát, bôi trơn và làm kín khe hở giữa hai trục vít.
- Không khí bị ép dần khi thể tích khoang nén thu nhỏ lại, làm tăng áp suất khí nén.
- Hỗn hợp khí và dầu (nếu có) thoát ra
- Sau khi đạt áp suất cần thiết, hỗn hợp khí và dầu thoát ra khỏi buồng nén, đi vào bình tách dầu sơ cấp.
- Khí đi vào bể tách dầu sơ cấp, tách phần lớn dầu
- Trong bình tách dầu sơ cấp, phần lớn dầu được loại bỏ bằng lực ly tâm và trọng lực.
- Khí đi vào bộ lọc tách thứ hai để loại bỏ sương dầu còn lại
- Phần khí còn sót lại sẽ đi qua bộ lọc tách dầu thứ cấp, giúp loại bỏ hoàn toàn hơi dầu trước khi khí nén ra ngoài.
- Dầu được làm mát và lọc, sau đó tái chế trở lại đầu nén
- Dầu sau khi tách ra sẽ được làm mát, lọc sạch cặn bẩn và đưa trở lại cụm nén để tái sử dụng, đảm bảo quá trình nén diễn ra liên tục và hiệu quả.
Máy nén khí trục vít hoạt động theo chu trình khép kín, giúp duy trì áp suất khí nén ổn định và đảm bảo hiệu suất cao trong suốt quá trình vận hành.
Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít có dầu
Các bước vận hành
- Hút không khí
- Không khí từ môi trường đi vào van đầu vào, qua bộ lọc để loại bỏ bụi bẩn.
- Trộn dầu bôi trơn
- Không khí được trộn với dầu bôi trơn trong buồng nén.
- Dầu có tác dụng bôi trơn trục vít, làm mát và giúp kín khít buồng nén, giảm ma sát trong quá trình vận hành.
- Nén khí
- Hai trục vít quay ngược chiều nhau, kéo không khí vào và ép lại, làm giảm thể tích và tăng áp suất.
- Tách dầu sơ cấp
- Hỗn hợp khí và dầu đi qua bể tách dầu sơ cấp, nơi phần lớn dầu được giữ lại và đưa về bình chứa dầu.
- Tách dầu thứ cấp
- Khí tiếp tục đi qua bộ lọc tách dầu, loại bỏ lượng dầu còn sót lại.
- Kết quả là khí nén sạch gần như hoàn toàn, chỉ chứa một lượng dầu nhỏ không đáng kể.
- Làm mát và lọc dầu
- Dầu tách ra được đưa qua bộ làm mát dầu để giảm nhiệt độ.
- Sau đó, dầu đi qua bộ lọc dầu để loại bỏ bụi bẩn trước khi tái sử dụng.
- Tuần hoàn dầu
- Dầu sạch được bơm trở lại đầu nén, tiếp tục chu trình bôi trơn và làm mát.
- Van hằng nhiệt điều chỉnh lượng dầu đi vào két làm mát khi nhiệt độ tăng cao.
Nguyên lý hoạt động của máy nén khí trục vít không dầu
Máy nén khí không dầu vận hành tương tự như máy có dầu nhưng không sử dụng dầu bôi trơn trong buồng nén. Thay vào đó, máy sử dụng vật liệu đặc biệt chống ma sát và hệ thống làm mát bằng nước hoặc khí.
Các bước vận hành
- Hút không khí
- Không khí được hút vào qua hệ thống cửa nạp và đi qua bộ lọc để loại bỏ tạp chất.
- Nén khí cấp 1
- Không khí đi vào đầu nén cấp 1, nơi hai trục vít quay ngược chiều nhau để nén khí lên một áp suất nhất định.
- Do không có dầu bôi trơn, trục vít được chế tạo từ vật liệu đặc biệt giúp giảm ma sát.
- Làm mát trung gian
- Khí nén sau cấp 1 có nhiệt độ cao, được dẫn qua bộ tản nhiệt trung gian để giảm nhiệt độ trước khi tiếp tục nén.
- Nén khí cấp 2
- Sau khi làm mát, khí tiếp tục vào đầu nén cấp 2 để nén lên áp suất cao hơn (thường từ 7-9 bar).
- Việc sử dụng hai cấp nén giúp máy đạt áp suất cao hơn mà vẫn giữ được nhiệt độ ổn định.
- Làm mát khí nén
- Khí nén tiếp tục qua hệ thống tản nhiệt, giúp làm mát trước khi đưa ra sử dụng.
- Thoát khí sạch
- Khí nén sạch 100% không chứa dầu, đảm bảo tiêu chuẩn an toàn cao cho các ngành y tế, thực phẩm, dược phẩm, điện tử.
Ưu & Nhược Điểm Của Máy Nén Khí Trục Vít
Ưu điểm:
- Hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng.
- Hoạt động ổn định, liên tục trong thời gian dài.
- Độ ồn thấp, vận hành êm ái.
- Bảo trì đơn giản, tuổi thọ cao.
- Kích thước nhỏ gọn, dễ lắp đặt.
Nhược điểm:
- Giá thành cao hơn máy nén khí piston.
- Sửa chữa phức tạp, yêu cầu kỹ thuật cao.
- Khó thích ứng khi nhu cầu sản xuất thay đổi.
Xem thêm: Máy nén khí trục vít là gì? Chọn loại nào là tốt nhất
Lời Khuyên Khi Lựa Chọn & Sử Dụng Máy Nén Khí Trục Vít
Xác định nhu cầu sử dụng:
- Tính toán lưu lượng khí (m³/phút) và áp suất làm việc (bar) để chọn máy phù hợp.
- Xác định mức độ yêu cầu về độ sạch khí nén (có dầu hoặc không dầu).
Xem thêm: Động cơ máy nén khí là gì? Nguyên lý cấu tạo vá cách tính năng lượng tiêu thụ của động cơ khí nén
Lựa chọn loại máy phù hợp:
- Nếu cần khí sạch, chọn máy nén khí không dầu (Oil-Free).
- Nếu không yêu cầu cao về khí sạch, chọn máy có dầu (Oil Flood) để tiết kiệm chi phí.
- Nếu sử dụng khí liên tục, chọn máy cố định (Fixed Speed).
- Nếu nhu cầu khí nén thay đổi, chọn máy biến tần (VSD) để tiết kiệm điện năng.
Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng & tuân thủ quy tắc an toàn:
- Đảm bảo hệ thống điện, dây dẫn khí và van an toàn được lắp đặt đúng kỹ thuật.
- Tránh để máy hoạt động quá tải, kiểm tra định kỳ áp suất và nhiệt độ.
Bảo trì định kỳ:
- Kiểm tra và thay dầu bôi trơn (đối với máy có dầu).
- Vệ sinh bộ lọc khí, bộ tản nhiệt, kiểm tra dây đai truyền động.
- Định kỳ kiểm tra hệ thống làm mát và van xả nước để tránh đọng nước trong đường ống.
Chọn vị trí lắp đặt phù hợp:
- Đặt máy nơi thông thoáng, tránh bụi bẩn, ẩm thấp, nhiệt độ quá cao hoặc quá thấp.
- Hạn chế rung lắc, đảm bảo bề mặt lắp đặt chắc chắn.
Tuân thủ yêu cầu về hệ thống điện:
- Đảm bảo điện áp ổn định, phù hợp với thông số của máy.
- Sử dụng dây cáp điện đạt tiêu chuẩn, tránh quá tải gây chập cháy.
- Trang bị bộ bảo vệ quá áp và hệ thống ngắt mạch tự động.
Máy nén khí trục vít hoạt động ổn định nhờ cặp trục vít ăn khớp, giúp nén khí hiệu quả và tiết kiệm năng lượng. Hiểu rõ nguyên lý và cấu tạo máy giúp lựa chọn, vận hành và bảo trì tốt hơn, tối ưu chi phí và nâng cao tuổi thọ thiết bị.
